بررسي اثر ديناميكي ارتفاع پاشنه كفش بر روي مفاصل پايين‌تنه در حين راه رفتن

Investigation of Dynamic Heel Height Effect of Shoe on Joints of Lower Body during Walking

هدف از پژوهش حاضر بررسي ديناميكي و تعيين اثر كفش‌هاي پاشنه‌بلند بر ميزان نيروها و گشتاورهاي داخلي ايجاد شده در مفاصل پايين‌تنه (مفصل ران، زانو و مچ پا) در حين راه رفتن بر روي زمين بوده‌است. براي انجام اين كار، آناليز حركتي فرد مورد آزمايش در دو حالت راه رفتن با پاي پرهنه و با كفش پاشنه‌بلند را در يك مركز تحقيقاتي عضلاني- اسكلتي انجام داده و اطلاعات سينماتيكي مورد نياز از جمله ماتريس‌هاي دوران، سرعت‌زاويه‌اي و شتاب‌زاويه‌اي اعضاي پايين‌تنه به كمك اطلاعات بدست آمده از تست حركت و با استفاده از تحليل سينماتيكي اعضا استخراج شده‌است. همچنين نيروي كف پاي ايستا با استفاده از صفحه نيروسنج نصب شده در آزمايشگاه اندازه‌گيري شده و با ارائه يك مدل ديناميكي سه‌بعدي از اعضاي پايين‌تنه، با حل مسأله ديناميك معكوسِ مدل ارائه شده، نيروها و گشتاورهاي مفاصل در دو حالت فوق‌الذكر در طي فاز ايستاي يك سيكل گامي محاسبه شده‌است. براساس نتايج بدست آمده از بررسي اثر ديناميكي كفش‌هاي پاشنه‌بلند بر روي مفاصل پايين‌تنه در حين راه رفتن، بين دو حالت راه رفتن بدون كفش و با كفش پاشنه‌بلند تغييرات نيرويي داخلي چشمگيري در مفاصل ران، زانو و مچ پا مشاهده نشد. اين در حاليست كه گشتاورهاي داخلي اين مفاصل در حالت راه رفتن با كفش پاشنه‌بلند افزايش قابل‌توجه‌اي نسبت به حالت راه رفتن بدون كفش به همراه داشته‌است. با توجه به نتايج بدست آمده، پوشيدن كفش‌هاي پاشنه‌بلند در دراز مدت مي‌تواند منجر به آسيب ديدن مفاصل پايين‌تنه و بويژه مفصل زانو و همچنين عضلات محرك اين مفاصل شود.

The aim of this research is to dynamically investigate the effect of high-heel shoes on the amount of internal forces and torques produced in the lower body joints (hip, knee, and ankle joints) during walking. To do so, the gait analysis of the subject, in two states of walking barefoot and with high-heel shoes, has been conducted in a Musculoskeletal Research Center and then the required kinematic data including rotation matrices, angular velocity and angular acceleration of lower legs using kinematic analysis of legs have been derived. Also, the ground reaction forces have been measured using a force plate installed in the lab and by presenting a 3D dynamic model of lower legs and solving the inverse dynamic problem of model, forces and moments of the joints for the two above modes during stance phase of a gait cycle have been calculated. Based on obtained results from investigation of dynamic effect of high-heel shoes during walking, variations of internal joint forces have not been salient. However, internal joint moments in state of gait with high-heel shoes with respect to barefoot walking increased considerably. According to the results, long-term use of high-heel shoes can lead to damage of lower body joints, especially the knee joint, as well as driving muscles of these joints.